NO854783L - Bevegelig lasteinnretning. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår lasteinnretninger og særlig den type bevegelige lasteinnretninger som omfatter en plattform med variabel høyde og som kan anvendes for lasting og lossing av fraktgods i f.eks. lasterommet i luftfortøyer.

Bevegelige lasteinnretninger er vesentlig utstyr for lasting og lossing av last i og fra lasterom i luftfartøyer.

Sådanne lasteinnretninger benytter seg ofte av to plattformer. Den ene plattform, som vanligvis betegnes som en bro, danner en overgang til terskelen for lastedøren og forblir i hovedsakelig konstant stilling i forhold til luftfartøyet. Den annen plattform beveges periodisk opp og ned, idet den enten tar imot last fra broen eller avgir last til denne.

Denne annen plattform er hittil alltid blitt hevet og senket ved hjelp av hydrauliske systemer som virker gjennom passende mekaniske ledd som sikrer at plattformen bibeholder en hovedsakelig horisontal stilling.

Lasteinnretninger forflyttes ofte ved hjelp av dieselmotorer med alle de tilhørende problemer med hensyn til støy, luft-forurensning, drivstoffspill, sikkerhetsproblemer og høye vedlikeholdsomkostninger etc.

For å komme bort fra sådanne dieselmotorer har visse konstruk-tører utført en ombygningsprosess, hvorved hovedsakelig van-lige standardkjøretøy er ombygget til elektrisk drift ved installasjon av motorer og batterier og øvrig tilbehør. I disse tilfeller er imidlertid vanligvis drivsystemet for den hydrauliske plattform bibeholdt med hydrauliske pumper drevet av elektriske motorer. Hovedproblemet med denne løsning er at den resulterende lasteinnretning har lav ytelseevne og lav energivirkningsgrad, særlig med hensyn til løfteegenskapene. Det er beregnet at for en typisk betjening av et passasjerfly av type Boeing 747, hvor lasterommet losses ved ankomst og derpå lastes for avreise, at mer enn 55Æav den energi som er påkrevet fra lasteinnretningens effektsystemer faKtisk er påkrevet for hevning og senkning av lasteplattformen. Nesten 30% av de gjenværende effektbehov opptas av kjøringen av lasteinnretningen til og fra samt omkring luftfartøyet.

Det er derfor blitt ansett som en forutsetning at løfte-virkningsgraden er av største betydning ved bevegelige lasteinnretninger .

Hydrauliske systemer er særlig lite effektive men hensyn til energiforbruk, idet meget energi går bort i pumping av fluid-er. Når det gjelder bevegelige lasteinnretninger på flyplas-ser er forholdene slik at den energi som går med til å heve lasteplattformen faktisk går fullstendig tapt under senkningen av plattformen. Plattformen senkes vanligvis ved uttapping av hydraulisk fluid gjennom ventilene, vanligvis til et reservoar for fornyet bruk ved hevning av plattformen. Energivirkningsgraden for hydraulisk drevne systemer er typisk omkring 35%. En følge av sådan lav energivirkningsgrad er at den totale arbeidsytelse for sådanne lasteinnretninger er forholdsvis lav. Deres kjørehastighet er også lav og deres levetid er forholdsvis kort.

Ved å anvende mekaniske systemer i stedet for hydrauliske for å heve plattformen, er den bevegelige lasteinnretning i henhold til foreliggende oppfinnelse innrettet for gjenopplading av batteriene når lasteplattformen senkes, idet vedkommende drivmotor kobles om til elektrisk generator.

En første aspekt av foreliggende oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte for drift av en lasteinnretning og som går ut på hevning av en last ved hjelp av mekanisk løfteutstyr, idet dette mekaniske løfteutstyr drives av minst en elektrisk motorinnretning som effektforskynes fra batteriutstyr, samt derpå senkning av en last, hvorunder senkningen reguleres ved effektgjenvinnende bremsing og nevnte elektriske motorinnretning kobles om til generatorinnretning ved hjelp av styreorga- ner, og effekt fra generatorinnretningen utnyttes for i det minste delvis gjenopplading av batteriutstyret.

Det mekaniske løfteutstyr omfatter fortrinnsvis resirkulerende kuleskrue-jekker. Løfteplattformen kan være av forholdsvis vanlig utførelse av sådan art at plattformen bibeholdes i hovedsakelig plan stilling ved hjelp av et kjent saksearrange-ment. De resirkulerende kuleskruejekker kan være forbundet med plattformen over skruens mutter, således at mutteren og plattformen heves når skruen dreies. Fortrinnsvis kan to resirkulerende kuleskruer anvendes drevet av en felles elektrisk motor over en transmisjon.

Ved f.eks. lossing av et luftfartøys lasterom, hvor en hovedsakelig tom plattform heves og en fullastet plattform senkes, er det funnet at en total nettovinding med hensyn til effekt faktisk kan oppnås for batteriene. Det vil forstås at jo tyngre den last som senkes er, jo mer effekt vil det bli ut-viklet under effektgjenvindende bremsing, således at det oppnås mer ladning av batteriene.

Totalt sett er det funnet at under lasting og lossing av luft-fartøyer, er energivirkningsgraden for foreliggende oppfin-nelsegjenstand nesten 60%. Denne verdi omfatter alle tap forbundet med batteriomforming, regulering, motorer og kraft-overføringer .

Foreliggende oppfinnelse gjelder også et apparat for heving og eller senking av laster og som omfatter et chassis med en plattform for varierende høydeinnstilling, idet plattformen er forbundet med chassiet over midler for å holde plattformen i hovedsakelig plan stilling uavhengig av høydenivå, mens mekanisk løfteutstyr er anordnet for å variere plattformens høyde i forhold til chassiet, en elektrisk drivmotorinnretning er over kraftoverføringsutstyr forbundet med det mekaniske løfte-utstyr for heving av plattformen, elektrisk energilagringsutstyr er anordnet for effektforskyning av den elektriske motordrivinnretning, og reguleringsutstyr er anordnet for omkobling av det elektriske motordrivutstyr til elektrisk generatorutstyr for å nedsette plattformens hastighet når den senkes, og organer er anordnet for å rette den elektriske energi som frembringes under plattformens senkning inn i lagringsutstyret for elektrisk energi.

Chassiet kan også fortrinnsvis være utstyrt med en annen plattform eller bro for å danne en laste- eller losseovergang til luftfartøyets lasterom. Broen kan heves eller senkes ved hjelp av en hvilken som helst kjent fremgangsmåte, og da den forblir i hovedsakelig konstant høydenivå under luftfartøyets laste/losse-operasjon, kan det finnes å være hensiktsmessig å benytte hydraulisk drift.

Chassiet omfatter fortrinnsvis også hjul og andre trekkmidler samt driv- og styremidler for noen av hjulene, således at lasteinnretningen kan arbeide hovedsakelig selvstendig. Det skal imidlertid påpekes at lasteinnretningen også kan foreligge i form av en passiv anordning som kan taues av et slepe-kjøretøy til og fra luftfartøyet. Det anses imidlertid vanligvis at full selvstendig arbeidsfunksjon er mer økonomisk og effektiv som driftsmetode. Fortrinnsvis utgjøres også chas-siets drivmidler av elektriske motorer, og en motortype som er funnet særlig fordelaktig er navmonterte motorer i drivhjul-ene. Styrbare drivhjul kan også anvendes, og disse er funnet å gi utmerket manøvrerbarhet til lasteinnretningen.

Kraftoverføringen til det mekaniske løfteutstyr omfatter også en sviktsikker brems som effektivt låser plattformen i den ønskede høyde. Denne brems utløses av elektriske signaler for å tillate senkning av plattformen. I tilfelle elektrisk kraftsvikt slås bremses automatisk på for å hindre uregulert senkning av plattformen.

I henhold til et særtrekk ved oppfinnelsen utgjøres det mekaniske løfteutstyr av resirkulerende kuleskruejekker. For trinnsvis anvendes to sådanne jekker for å gi stivhet til plattformen når den heves eller senkes. Det er funnet at sådanne anordninger tillater meget nøyaktig regulering av plattformhøyden i drift. Under hevning og senkning av laster opptil 7000 kg kan høyderegulering i hvilket som helst nivå oppnås pålitelig med en nøyaktighet bedre enn 0,5 mm.

Resirkulerende kuleskruejekker er meget effektive i drift i kraft av at de har rullelagre. Ved utløsning av låsebremsen begynner senkningen av plattformen, som akselereres under påvirkning fra tyngdekraften. Under senkning kobles den elektriske motor som anvendes for hevning av plattformen ved hjelp av reguleringsutstyret om til en elektrisk generator, og den strøm som frembringes anvendes for samtidig å dempe plattformens bevegelse og i det minste delvis gjenopplade batteriene. En sådan teknikk er kjent som effektgjenvinnende bremsing og er tidligere kjent anvendt ved elektrisk drevne kjøre-tøyer for å oppfange den kinetiske energi for et bevegelig kjøretøy. Selv med bevegelige kjøretøyer er den energi som frembringes under gjenvinningsbremsing bare 10% eller så av den kinetiske energi. I henhold til foreliggende oppfinnelse anvendes gjenvinningsbremsing for å omforme den potensielle energi av den hevede plattform til utnyttbar energi, hvorav en del kan gjenvinnes for å gi lengre levetid og mer økonomisk drift.

Hvis hydraulisk løfteutstyr skulle anvendes, ville det ikke være praktisk å omvandle en hydraulisk pumpe til en motor for å drive en generator/motor, på grunn av den lave virkningsgrad for den hydrauliske kraftoverføring i denne arbeidsmodus. Omkostningene for å installere et sådant system på grunnlag av hydraulikk ville langt overgå fordelene ved eventuell energi som kunne gjenvinnes for batterioppladning.

For bedre forståelse av oppfinnelsen vil utførelseeksempler nå bli beskrevet under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå:

Figurene Ka), (b), (c) og (d) viser en lasteinnretning i henhold til oppfinnelsen sett fra siden og forfra med bro og plattform hevet, samt sett ovenfra og forfra med bro og plattform senket. Figur 2 er en skjematisk skisse av et reguleringssystem for en plattformløftende mekanisme for en lasteanordning i henhold til oppfinnelsen. Figur 3 er en skjematisk skisse av et alternativt reguleringssystem for en lasteinnretning i henhold til oppfinnelsen. Figurene 4(a), (b) og (c) viser skjematisk en elektrisk krets for regulering av motorstrømmen under hevning og senkning av plattformen for en lasteinnretning i henhold til oppfinnelsen. Figurene 5(a) og (b) viser kurver som angir strømmen gjennom motorankeret og batteriene under gjenvinningsbremsing av den last som senkes i en lasteinnretning i henhold til oppfinnelsen .

Ved henvisning til tegningene har et og samme trekk også samme henvisningstall i de forskjellige figurer.

Figurene Ka) og Kb) viser en lasteinnretning med laste/ losse-plattform 11 og bro 12 i hevet stilling. Plattformen 11 er understøttet og holdes i et visst høydenivå i forhold til chassiet 13 ved hjelp av et saksejekk-arrangement 14. Broen 12 er på lignende måte understøttet av et ytterligere saksejekk-arrangement 15, som kan heves og senkes ved hjelp av hydrauliske stempler 16. Plattformen 11 heves ved hjelp av resirkulerende kuleskruejekker 17 og bladkjeder 18, idet kjedene er festet til plattformen 11 ved sin ene ende og til

chassiet 13 ved sin annen ende. Forbundet med broen 13 er det anordnet et styrehus 19 for en operatør, og inne i huset 19 er det anbragt et styrepanel (ikke vist). Chassiet 13 er under-støttet av fire hjul, idet det bakre hjulpar 20 er frittløp-

ende mens det fremre par 21 omfatter styrende kingbolter 22 (ikke vist) samt navmonterte drivmotorer 23 (ikke vist). I styrehyttet 19 er et styreratt 24 forbundet med forhjulene 21 over kraftoverførende hydrauliske styremidler 25 (ikke vist). I passende punkter på chassiet 13 er det anordnet tilbake-trekkbare hydrauliske jekker 26 for stabili sering av lasteinnretningen 10 når den er i virksomhet ved et luftfartøy 2 7 (ikke vist). Montert på forenden av chassiet 13 er det anordnet et hus 28 som rommer batterier 29 (ikke vist) motor/ generatorutstyr 30 (ikke vist) og tilordnet kraftoverførings-utstyr 31 (ikke vist) etc. Dette utstyr vil bli nærmere beskrevet under henvisning til figurene 2, 3 og 4.

Plattformens heve- og senkemekanisme omfatter selve plattformen 11 som står i forbindelse med to resirkulerende kuleskruejekker 17, slik som beskrevet under henvisning til fig. 1. Skruene 17a er over kraftoverførende tannhjulsutvekslinger 40 og aksler 41 forbundet med en seriekoblet motor/generator 42 av likestrømtype. På en av akslene 41 er det anordnet en brems 43. Forbundet med motor/generatoren 42 er en motor/ generator-reguleringsenhet 44 (nærmere beskrevet i fig. 4) samt en energikilde 45, som i dette tilfelle er en 72 volts batteripakke. Til styreenheten 44 er også tilkoblet en funk-sjonsregulator 46. I drift for å løfte en last 47 på plattformen 11 velger funksjonsregulatoren motordrift og dreining av utgangsakselen for motoren 42 dreier skruene 17a i de resirkulerende kuleskruejekker 70 over akslene 41 og kraft-overf øringsenhetene 40. Mutterne 70b på kuleskruejekkene hindres fra dreiebevegelse ved at de er fast montert i hylste-re som står i forbindelse med chassiet 13. Dreining av skruene 17a vil derfor bringe muttrene 17b til å heves opp-over langs skruene, således at plattformen 11 og lasten 47 også heves. Når plattformen 11 har nådd en ønsket høyde, stoppes skruene 17a og bremsen 43 innkobles automatisk, hvorpå lasten 47 fjernes fra plattformen. Funksjonsregulatoren 46 velger nå generatordrift og plattformen 11 er klar for å senkes. Plattformen tillates å akselereres til en forut bestemt senkningstakt (hvis det er last på plattformen vil akselera-sjonsgraden være større). Når den ønskede senkningstakt er oppnådd, vil generatoren 42 utøve en retarderende kraft på plattformen og hindrer derved senkningstakten fra å økes. Dette opptrer uavhengig av belastningen 47 på plattformen 11. Motor/generatoren 42 drives ved at skruene 17a dreies i kraft-av den last som påtrykkes over muttrene 17b. Dreiebevegelsen av skruene 17a driver motor/generatoren 42 over kraftover-føringsenehetene 40 og akslene 41. Etterhvert som plattformen 11 nærmer seg detønskede lavere nivå, økes plattformens retardasjon av motor/generatoren 42 og plattformens hastighet avtar samt bringes til en forsiktig stans innenfor 0,5 mm av den ønskede posisjon. Arbeidsoperasjonen for motor/generato-rens reguleringsenhet 44 er beskrevet nedenfor under henvisning til fig. 4.

Fig. 3 viser en lignende plattform-løftende mekanisme og tilsvarende reguleringssystem som angitt i fig. 2. I tillegg foreligger imidlertid en ytterligere omkoblingsenhet 40 for å tillate motor/generatorens styreenhet 44 å regulere driften av en eller flere ytterligere elektriske motorer 51 for å drive fremdriftshjulene 21 for lasteanordningen. Motorene 51 kan være sammenbygde navmotor/utvekslingsenheter eller kan utføre en fremdriftsfunksjon over separate kraftoverføringsenheter 52 .

Det vil forstås at en felles reguleringsenhet 44 kan anvendes, da plattformen 11 aldrig heves eller senkes mens lasteinnretningen 10 er i bevegelse og omvendt.

Arbeidsfunksjonen for motorregulatoren 44 vil nå bli beskrevet under henvisning til figurene 4(a), (b) og (c) samt figurene 5(a) og (b). Når plattformen 11 er hevet, er strømmen gjennom motor/generatoren 42 i motormodus vanligvis som vist i fig. 4(a). Tyristoren 60 kan være slått på eller av med varierende forhold mellom periodene på og av for å oppnå regulert strøm-styrke gjennom ankeret 61 i motoren 42 og dens feltspoler 62. I dette tilfelle driver motoren skruene 17a for å frembringe løfting av plattformen 11. I kretsen er også en diode 63 for gjenvinningsbremsing, en induktans 64, en motordiode 65, en bryter 66 og batteripakken 45. I plattformens løftemodus er bryteren 66 lukket.

Når plattformen 11 befinner seg i senkemodus, hvor massen av plattformen 11 og eventuell last 47 på denne påtrykker et dreiemoment på skruen 17a over mutterne 17b og derved bringer motorankeret 61 til akselerert bevegelse i motsatt retning i forhold til dreieretningen i motormodus (se figurene 4(b) og (c)). For å regulere senketakten for plattformen 11 påtrykkes et utbalanserende dreiemoment på ankeret 66 ved hjelp av vanlig teknikk for gjenvinningsbremsing. I fig. 4(b) åpnes bryteren 66 og bryter da vedvarende kretsen på oversiden av ankeret 61. Det flyter da ingen strøm fra batteripakken 45. Når viklingene på ankeret 61 skjærer de magnetiske feltlinjer som frembringes av feltspolene 62, induseres en spenning. Med tyristoren slått på (fig. 4(b)) vil strøm flyte gjennom bremsedioden 63, ankeret 61, feltspolene 62 og induktansen 64. Ved serieviklede likestrømsmotorer vil det være meget liten motstand mot strømgjennomgang, og strømmen vil bygges opp eksponensielt innenfor denne strømsløyfe (se fig. 5(a)). Ved et forut bestemt og innstilt strømnivå, som kan varieres for å gi større eller mindre bremsekraft, bringes tyristoren 60 til å slå av. Ved tyristoren 60 slått av, slik som angitt i fig. 4(c), vil følgende forhold foreligge. En kraftig strøm er bygget opp gjennom feltspolene 62 og induktansen 60 før tyristoren 60 slås av, og det foreligger derfor elektrisk treghet i kretsen. Denne elektriske treghet tar form av magnetisk energi i spolene som utgjør induktansen 64 samt i feltspolen 62. Når tyristoren 60 slås av, avgis energien gjennom motor-dioden 65 til batteripakken 45. Idet tyristoren 60 slås av kan spenningen over denne tyristor stige til mange hundre volt, hvilket er mer enn tilstrekkelig til å bringe strøm til å flyte tilbake inn i batteriet 45 for gjenoppladning av dette.

Fig. 5(a) viser strømmen i ankeret 61 når tyristoren 60 er på. Denne strøm stiger eksponensielt inntil tyristoren 60 slås av og strømmen bringes til å flyte inn i batteriet 45. Etter hvert som strømmen i ankeret avtar til en forut bestemt og innstilt verdi, vil tyristoren atter slås på for å gjenta arbeidssyklen. Kurven i fig. 5(b) viser således et typisk strømforløp inn i batteriet.

En jevn drift av løfteplattformen 11 oppnås således ved puls-styring av tyristoren 60. I det tilfellet en tung last senkes vil inn- og utkoblingstakten for tyristoren 60 være større enn ved en lettere last.

Ved bruk av gjenvinningsbremsing av den senkede plattform kan meget nøyaktig regulering oppnås med hensyn til plattformens posisjon, akselerasjon og hastighet.

De verdier som er angitt nedenfor i tabell 1 viser det bereg-nede idealiserte energiforbruk ved hevning og senkning av en plattform som veier 2500 kg med de angitte laster over en strekning på 1865 mm sammenlignet med målte energiverdier for en faktisk lasteinnretning utført i henhold til oppfinnelsen. Batteriverdiene var 72 volt og 75% ladning.

Dot vil innses at i allé tilfeller gjenvinnes mer enn 60% av den tilgjengelige potensielle energi av den hevede plattform under senkningen av plattformen.

Tabell 2 nedenfor viser det totale energiforbruk ved betjening av et Boeing 747 passasjerfly for det angitte arbeidsskjerna. De angitte verdier er gitt for sammenligning mellom en lasteinnretning i henhold til oppfinnelsen, en typisk kjent hydraulisk plattformlaster samt ideelt effektforbruk ved antatt 100% virkningsgrad.

Flytjeneste .for 747: 1 x 7 tonns pall laste og losse 3x4 tonns pall laste og losse 8x2 tonns kontainerpar laste og losse 400 m kjøring

3 x broløft

0,1 timetransport

0,3 timers nattlys

Det vil fremgå av tabellen at økningen i samlet virkningsgrad for lasteinnretningen i henhold til oppfinnelsen skriver seg hovedsakelig fra den forbedrede virkningsgrad som oppnås ved bruk av gjenvinningsbremsning når plattformen senkes, "samt bruk av direkte trekkdrift av hjulene ved hjelp av elektriske motorer i stedet for anvendelse av hydraulisk kraftoverføring.

Skjønt foreliggende oppfinnelse har blitt beskrevet under henvisning til luftfartøylastere, kan samme prinsipper likegodt utnyttes for nesten hvilken som helst løftemaskin som drives ved hjelp av elektrisk effekti og må regulere senkningen av tunge laster. Slike maskiner som gaffeltrucker kan f.eks. under sitt arbeide i varehus utnytte fremgangsmåte og apparat i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Andre mekaniske ekvivalenter til saksejekker kan også anvendes uten avvik fra oppfinnelsens ramme.

Skjønt oppfinnelsen er blitt beskrevet ved anvendelse av to resirkulerende kuleskruejekker anbragt foran på løfteplatt-formen, kan på lignende måte en enkelt sentralt plassert enhet være like godt egnet ved visse anvendelser på mindre maskiner.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for drift av en lasteinnretning og som går ut på at en last heves ved hjelp av mekanisk løfteutstyr, idet dette mekaniske utstyr drives ved hjelp av minst en elektrisk motor som kraftforsynes fra batteriutstyr, samt derpå senk-

ning av lasten mens senkningstakten reguleres ved effektgjenvinnende bremsning og hvor nevnte elektriske motorutstyr kobles om til generatorutstyr ved hjelp av en reguleringsinnret-ning og effekt fra generatorutstyret utnyttes for i det minste delvis gjenoppladning av batteriutstyret.

2. Apparat for hevning og/eller senkning av laster, idet apparatet omfatter et chassis med en plattform som er inn-stillbar i varierende høyde og som er forbundet med chassiet ved midler for å bibeholde plattformen i hovedsakelig plan stilling uavhengig av plattformhøyden, mekanisk løfteutstyr for å variere plattformens høyde i forhold til chassiet, en elektrisk motordrivinnretning som over kraftoverføringsutstyr er forbundet med det mekaniske løfteutstyr for hevning av plattformen, elektrisk energilagringsutstyr for effektforsyning til den elektriske motordrivinnretning, samt reguleringsutstyr innrettet for å koble den elektriske motordrivinnretning om til elektrisk generatorinnretning for derved å frembringe retardasjon av plattformen når den senkes, samt midler for å overføre den elektriske energi som utvinnes under plattformens senkning til det elektriske energilagringsutstyr.

3. Apparat som angitt i krav 2, og hvor chassiet videre omfatter hjul, samt styrings- og drivutstyr for i det minste noen av hjulene.

4. Apparat som angitt i krav 3, og hvor chassiet videre omfatter en bro.

5. Apparat som angitt i krav 4, og hvor det mekaniske løfteutstyr omfatter resirkulerende kuleskruejekker.

6. Apparat som angitt i krav 5, og hvor to resirkulerende kuleskruejekker anvendes og drives av en og samme elektriske motor.